نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مکانیک سنگ، بخش مهندسی معدن، دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 دانشجوی دکتری مکانیک سنگ، بخش مهندسی معدن، دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 عضو هیات علمی/دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

در اغلب معیارها و مدل¬های ارائه شده، رفتار درزه در دو حالت برش و لغزش مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر برش و لغزش، تغییرشکل دندانه¬ها قبل از شکست در رفتار برشی درزه¬ها نقش تعیین کننده¬ای دارد. سهم هر یک از این مکانیزم¬ها در رفتار برشی درزه با توجه به شرایط حاکم بر رفتار درزه متفاوت می¬باشد. در این تحقیق، به منظور بررسی مکانیزم¬های حاکم بر رفتار برشی درزه در شرایط بار نرمال ثابت (CNL)، درزه¬های مصنوعی در چهار سطح زبری از درزه¬های طبیعی با استفاده از هفت ترکیب مختلف پلاستری و بتنی ساخته شد و در چهار بار نرمال 57/0، 3/1،2 و 5/2 مگا پاسکال تحت آزمایش برش مستقیم قرارگرفتند. نتایج حاصل از 110 آزمایش برش مستقیم نشان دادکه در درز¬ه¬های با مورفولوژی سطح یکسان، تحت تنش¬های نرمال پایین، افزایش مقاومت فشاری دیواره درزه موجب کاهش مقاومت برشی درزه شده است. این در حالی است که در تحقیقات صورت گرفته گذشته در رابطه با رفتار برشی درزه-ها، در کلیۀ بارهای نرمال، با افزایش مقاومت فشاری دیواره درزه مقاومت برشی افزایش می¬یابد. این پدیده، که در تضاد با مشاهدات قبلی است، را می¬توان با توجه به سهم مکانیزم¬های مختلف در آزمایش برش مستقیم بررسی و توجیه کرد. در ادامه به بررسی تأثیر پارامترهای زبری سطح درزه، مقاومت فشاری دیواره درزه، تنش نرمال، مدول تغییرشکل پذیری و زاویه اصطکاک مبنا بر سطح تخریب درزه¬های سنگی پرداخته شده است. در نهایت با توجه به نتایج بدست آمده و بررسی¬های آماری رابطه¬ای جهت ارزیابی سطح تخریب شده ارائه گردیده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Studying the behavior of rock joints surface asperities in direct shear test

نویسندگان [English]

  • Khabat Amiri Hossaini 1
  • Nima Babanouri 2

1 M.Sc. of rock mechanics, Shahid Bahonar University of Kerman

2 Ph. D. candidate in rock mechanics, Shahid Bahonar University of Kerman

چکیده [English]

In most of the criteria and constitutive models presented for the shear behavior of rock fractures, only the two mechanisms of shearing through the surface asperities, and sliding along the asperities have been considered. However, the deformation of asperities before and during the shearing process is an important mechanism influencing the behavior of rock joints. The contribution of each mechanism to the shear behavior of rock joints varies depending on the morphological, mechanical, and stress conditions. In this research, a large number of concrete and plaster replicas of natural rock joints in seven groups of mechanical properties and in four degrees of surface roughness were constructed. In order to study the behavior of surface asperities, the replicas experienced CNL direct shear tests under four different values of normal stress. The results of 110 direct shear tests showed that under low normal stresses, the joints with lower wall compressive strength mobilize higher shear strength. While the previous studies of the joint shear behavior had supposed that for all the values of the normal stress, the shear strength increases as the wall compressive strength increases. The observed phenomenon, which is in contrast with the previous findings, can be described considering the contribution of different mechanisms in the direct shear tests. The effect of parameters of joint surface roughness, joint wall compressive strength, normal stress, deformation modulus, and basic friction angle on the damaged area of rock joints were then investigated. Finally, based on the statistical analyses of the test results, equations were derived to predict the damaged area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Damaged area
  • shearing
  • sliding
  • deformation
  • direct shear test